Isola di calore urbano (ICU) e benessere degli abitanti

 
Isola di calore urbano (ICU) e benessere degli abitanti
Adattamento ai cambiamenti climatici nelle città e nei Comuni                           SvizzeraEnergia per i Comuni. Locarno, 11 ottobre 2019

                                            Isola di calore urbano (ICU)
                                             e benessere degli abitanti

                                                           Reto Camponovo
                                                            Professore HES
                                     Responsabile del grouppo Energie, Environnement, Architecture
                                                                                                                                             V.05

                                                     reto.camponovo@hesge.ch

                                                         https://leea.hesge.ch
Isola di calore urbano (ICU) e benessere degli abitanti
Fenomeno d’isola di calore urbano (ICU)
Il termine è usato per indicare la differenza di temperatura osservata tra le zone
urbane (città) e le zone periferiche più rurali.

▪ La temperatura dell’aria in città é più alta di quella nelle zone periferiche più rurali
        Temperatura in tarda serata

                                                                                                                                source: http://coolparramatta.com.au

                                                                                                                                                                           © Reto Camponovo
                                      Fig.: Principio del fenomeno di variazione della temperatura dell’aria secondo il luogo
                                                                                                                                                                       2
Isola di calore urbano (ICU) e benessere degli abitanti
▪ In generale questa situazione si osserva tutto il giorno e l’effetto si intensifica
  durante la notte.
  Di notte la differenza di temperatura tra la città e la periferia è più importante:
  la città non riesce più a raffreddarsi !

                              Temperatura aria

                                                                                         source: https://www.met.hu/en/omsz/palyazatok_projektek/uhi/#uhi-k1
                                                 Crepuscolo       Alba

                              Intensità ICU

                                                        Ora

                                                                                                                                                                   © Reto Camponovo
                       Fig.: Profili variazione giornaliera temperatura aria zona urbana e rurale.
                             Profilo intensità ICU (differenza di temperatura urbana – rurale).                                                                3
Isola di calore urbano (ICU) e benessere degli abitanti
Caso concreto
Per monitorare l’ICU della canopea urbana bisogna disporre di misure continue
conformi di temperatura in luogo urbano e in luogo periferico più rurale. Alfine di
paragone fra i luoghi si applica poi un protocollo di trattamento dei dati misurati.
A seconda delle zone, MetoSvizzera dispone nella sua rete di misure al suolo dei
luoghi idonei assimilabili alla zona periferica della città di cui si vuole monitorare l’ICU.

  Nel 2018 MeteoSvizzera ha pubblicato uno studio
  sulla quantificazione dell’ICU partendo da dati di
  misure pluriannuali di 5 stazioni nazionali, cantonali
  e universitarie.
  Per Ginevra sono stati utilizzati i dati della stazione di
  misura sul tetto dell’HEPIA, ubicata in centro città.

  Référence.

                                                                                                    © Reto Camponovo
  Gehring, R., König, N., Scherrer, S.: 2016, Städtische Wärmeinsel in der Schweiz –
  Klimatologische Studie mit Messdaten in fünf Städten, Fachbericht MeteoSchweiz, 273, 61 pp.
  MeteoSchweiz, © 2018 (disponibile gratuitamente sul sito meteosuisse.ch)
                                                                                                4
Isola di calore urbano (ICU) e benessere degli abitanti
Esempio della la città di Ginevra

                                                                                                                           Stazione di riferimento
                                                                                                                           zona urbana
                                                                                                                           Rue de la Prairie 4
                                                                                                                           HES-SO//Genève. LEEA
 Stazione di riferimento
 zona periferica
 Genève-Cointrin
 MeteoSvizzera

                                                 image : Aéroport international de Genève, vue d'avion

                                                                                                                                                         © Reto Camponovo
Image : station Genève / Cointrin (GVE). © MeteoSvizzera
                                                                                                         Image : station Genève / Prairie (HEPIA)
                                                                                                         © R.Camponovo                               5
Isola di calore urbano (ICU) e benessere degli abitanti
Focus su alcuni risultati della stazione Prairie (HEPIA)            Fonte : Fachbericht MeteoSchweiz Nr. 273

                                                           Nota : preventivamente gli
                                                           autori dello studio hanno
                                                           proceduto al controllo della
                                                           qualità dei dati, la loro
                                                           uniformizzazione, l’attribuzione
                                                           delle «zone climatiche locali
                                                           (LCZ)», ecc.

                                                                                                                   © Reto Camponovo
                                                                                                               6
Isola di calore urbano (ICU) e benessere degli abitanti
Focus su alcuni risultati della stazione Prairie (HEPIA)   Fonte : Fachbericht MeteoSchweiz Nr. 273

 Numero di notti tropicali

 Numero di giorni di canicola

                                                                                                          © Reto Camponovo
                                                                                                      7
Isola di calore urbano (ICU) e benessere degli abitanti
Focus su alcuni risultati della stazione Prairie (HEPIA)   Fonte : Fachbericht MeteoSchweiz Nr. 273

 Numero di notti tropicali
 (estate 2015, stazioni urbane e
 periferiche)

 Numero di giorni di canicola
 (estate 2015, stazioni urbane e
 periferiche)

                                                                                                          © Reto Camponovo
                                                                                                      8
Isola di calore urbano (ICU) e benessere degli abitanti
Focus su alcuni risultati della stazione Prairie (HEPIA)   Fonte : Fachbericht MeteoSchweiz Nr. 273

Differenza(*) di temperatura
(urbana meno rurale)

(*) : Stabilita su valori orari, rappresentati dalla
media stagionale delle variazioni giornaliere
(inverno, primavera estate, autunno).
L’asse delle ore è tracciato da mezzogiorno a
mezzogiorno (12 h CET, Central European Time).

                                                                                                          © Reto Camponovo
                                                                                                      9
Isola di calore urbano (ICU) e benessere degli abitanti
Focus su alcuni risultati della stazione Prairie (HEPIA)   Fonte : Fachbericht MeteoSchweiz Nr. 273

Differenza(*) di temperatura
(urbana meno rurale)

(*) : Stabilita su valori orari, rappresentati
sottoforma di thermo-isoplèthe (linee di uguale
differenza di temperatura) per il periodo del
giorno durante l’anno.
L‘ora giornaliera è data in ora dell’Europa
centrale (CET).

                                                                                                           © Reto Camponovo
                                                                                                      10
A livello della strada (dove la gente si sposta)
                                 Stazione di riferimento
                                 zona urbana
                                 Rue de la Prairie (tetto a ca. 25 m)

Image : station Genève / Prairie (HEPIA)
© R.Camponovo

                                           Vista dal luogo stazione Genève / Prairie in direzione dello strato cittadino
                                           © R.Camponovo
                                                                                               Stazione
                                                                                               strato cittadino

                                                                                                                                                                            © Reto Camponovo
                                                                                               Rondpoint Prairie (a ca. 3 m)
                                                                                                                           Vista del luogo stazione strato cittadino
                                                                                                                           © R.Camponovo                               11
Focus su alcuni risultati della stazione giratoio Prairie (strato cittadino)     Misure e trattamento dati
                                                                                 © P.Gallinelli HEPIA/LEEA

  Temperatura stazione tetto (rosso) e stazione suolo (blu) su due periodi

               marzo 2019                                      luglio 2019

   In media, durante il periodo estivo si osserva une differenza notturna tra la strada

                                                                                                      © Reto Camponovo
   e il tetto di 2,5 a 3 C supplementari (ca. 5 a 6 C tra suolo e zona rurale)
                                                                                                 12
Principali fattori che impattano il microclima urbano e le isole di calore
Emissioni di gas a effetto serra : cambiamenti climatici a grande scala (atmosfera).
 Origine : antropogena
 Esempio : CO2, CH4, N2O, CFC11, CFC12

Urbanistici e territoriali : impatti climatici a mesoscala (isole di calore) e microscala.
  Origine : antropogena
  Esempio : morfologia urbana (piani di urbanismo), densificazione, perdita di coperto
  forestale urbano, perdita della permeabilità del suolo, gestione acque meteoriche,
  proprietà dei materiali di rivestimento suolo e facciate, regimi eolici, ecc.

Metabolismo urbano : impatti climatici trasversali a tutte le scale.
 Origine : antropogena
 Esempio : emissioni di calore (riscaldamento, climatizzatione, mobilità), emissioni di
 inquinanti atmosferici (gas a effetto serra)

                                                                                                  © Reto Camponovo
                                                                                             13
Una spirale climatica viziosa da ribaltare in una spirale virtuosa
 Densificazione, territorio,
                                                                        Emissioni di gas a effetto serra
 mobilità, metabolismo

                                                                                             source: MétéoSuisse 2017
                               Riscaldamento delle città
                         Berne

                         Zürich

                        Genève

                                                                                                                             © Reto Camponovo
                        Lugano

                                                               Source: MétéoSuisse 2013
                                  Jours d’été (Tmax > 25 C)                                                            14
Importanza e interesse della scala microclimatica per le collettività
Lo stress climatico urbano provoca dei danni collaterali su :
 ▪ La salute e il benessere degli abitanti (vulnerabilità degli anziani)
    (nel 2045 il 25% popolazione sarà costituito da anziani)
                                                                               Eccesso di decessi in Svizzera
                                                                               (periodi di canicola nell’estate 2003 e 2015)
                                                                               (Institut Tropical et de Santé Publique
                                                                               Suisse, 2016)

                           foto: swissinfo

 ▪ La natura (vulnerabilità della vegetazione)

                                                                                                                                       © Reto Camponovo
                                             Simulazione morfologica tra la situazione attuale e futura di un bosco in Svizzera
            foto : L.Chabbey. HEPIA          (foto: revue LA FORÊT 12/2016, Rosenweg 14, 4501 Soleure)                            15
La scala microclimatica a livello comunale e cantonale

▪ Quella sulla quale le Autorità agiscono quotidianamente
▪ Quella dove vive il cittadino e che influenza di più il suo benessere (non solo climatico)

                                                                 image: J.Brouillard, uni Laval (CND)

                                                                                                             © Reto Camponovo
                                                                                                        16
Il benessere dell’abitante della città al centro dei lavori svolti da HEPIA
▪ Per permettere alle Autorità di realizzare dei progetti urbanistici che agiscono con
  efficacia sul microclima urbano e il benessere degli abitanti
▪ Per mettere a disposizione degli urbanisti, architetti, paesaggisti delle conoscenze
  attualizzate, specifiche al contesto locale, robuste, da integrare nelle loro proposte di
  progetti
▪ Per evitare degli investimenti fallimentari

               Fondamentale capire con precisione le interazioni tra

                        umano – urbanismo – vegetale

               ricorrendo alla metodologia e agli strumenti adatti al

                                                                                               © Reto Camponovo
                        problema e alla scala d’intervento
                                                                                          17
Sviluppo del climametro
▪ Obiettivo : restituire una misurazione di come si sentono le persone e gli elementi
  vegetali (alberi) e capire l’interazione con lo spazio urbano circostante alfine di
  intervenire con cognizione di causa e non a partire da intuizioni non confermate

                                                                                                © Reto Camponovo
                                                            image: P.Gallinelli, © HEPIA

                                                                                           18
Grandezze misurate dal climametro ogni secondo

▪   Temp. aria, umidità                                                           ▪   Profilo verticale di
                                                                                      temperatura (piedi – testa)

▪   Livello di rumore (dB)                                                        ▪   Turbolenza termica

                                                                                  ▪   Velocità e direzione
▪   Banda suono
                                                                                      del vento

▪   Temperature radianti :                                                        ▪   Qualità dell’aria :
    davanti, dietro, destra,                                                          CO2, CO, NOx, O3, SOx,
    sinistra, suolo, cielo                                                            PM 1 - 2.5 - 10 (µparticelle)

                                                             Foto : R.Camponovo
                                                                                  ▪   Geolocalizzazione tramite
▪   Due camere emisferiche (verso l’alto e verso il basso)                            un sensore GPS
    filmano in continuo, onde accoppiare ogni misura al
    luogo/istante stesso della misura

                                                                                                                  © Reto Camponovo
                                                                                  ▪   Irraggiamento solare
                                                                                                             19
Visualizzazione e analisi dei percorsi e delle misure
▪ Il visualizzatore interattivo, sviluppato appositamente per l’analisi dei dati raccolti
  durante un percorso, permette di ripercorrere i tragitti in un modo quasi immersivo.

                                                                                                 © Reto Camponovo
                                                                                            20
«temperatura e temperatura»
 ▪ Paragone tra temperatura dell'aria (a sinistra) e temperatura fisiologica PET più
   realmente percepita dall’essere umano (a destra). Variazioni più importanti per
   la PET

                                                                                        © HEPIA
                   Temperatura aria                 Temperatura fisiologica calcolata

                                                                                                       © Reto Camponovo
                                                                                                  21
«temperatura radiante»
 ▪ Temperatura radiante percepita dal pedone sotto differenti dispositivi di
   ombreggiamento (tenda tessuto, albero, sporgenza beton) durante un percorso
   urbano dove la temperatura dell'aria era costante a 30,5 C

               39.5                  29.5                    33.0

                                                                            © HEPIA
            Tenda tessuto            Alberi               Sporgenza beton

                                                                                           © Reto Camponovo
                                                                                      22
«effetto specchio»
 ▪ L’irraggiamento diretto del sole è uno dei fattori che influenza lo stress termico
   in modo importante. Inoltre talune superfici hanno un effetto specchio che
   peggiora ulteriormente la situazione (es. facciate in vetro o metalliche).

                                                                               © HEPIA
         Effetto specchio su una facciata in vetro. Gh esprime l’irraggiamento solare
         globale orizzontale.
         Sulla piazza l’irraggiamento incidente è di 850 W/m²; davanti alla facciata

                                                                                              © Reto Camponovo
         riflettente in vetro, l’irraggiamento sale a più di 1000 W/m².
                                                                                         23
Aumentare il sapere e condividerlo per dei progetti urbani climaticamente
efficienti
▪ Arricchire le conoscenze
▪ Aiuto ai progetti urbani (riqualifiche, nuovi progetti)
▪ Destinato    agliinuffici
  Citare i progetti   corsocantonali, comunali
                            compreso OFEV CoolCity e carta ginevra
▪ Destinato ai pianificatori, urbaniste, pesaggisti, architetti

                                                                                                               © Reto Camponovo
                                                                     dessin : P.Gallinelli, HEPIA//LEEA

                                                                                                          24
Arricchimento del sapere grazie a contributi in diversi progetti in corso
▪ Programma pilota di adattamento ai cambiamenti
  climatici (UFAM), fase 2,
  Progetto A.07 Cool City
▪ Progetto Costellazioni urbane verdi,
  Citare i progetti in corso compreso OFEV CoolCity e carta ginevra
  HES-SO//Genève          et Etat de Genève (DT)
▪ Percorsi climatici nel comune di Vernier (GE)
▪ Diagnosi climatica per progetto di riqualifica asse
  stradale città di Losanna (VD)
▪ Percorsi climatici per anziani città di Ginevra,
  Progetto G’innove
▪ Macadam,
  Progetto HES-SO, DGAN, OCAN

                                                                                 © Reto Camponovo
                                                                            25
Grazie,
    reto.camponovo@hesge.ch

                                            © Reto Camponovo
             photos : Reto Camponovo   26
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